Cách chọn thiết bị thu thử nghiệm EMI theo tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 để đảm bảo tuân thủ EMC chính xác

Tóm tắt
Kiểm tra tương thích điện từ (EMC) là một quy trình kỹ thuật không thể thiếu để các sản phẩm điện và điện tử có thể tiếp cận thị trường. Là thiết bị cốt lõi để đo phát xạ dẫn và bức xạ, máy thu thử nghiệm EMI tuân thủ các thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 sẽ trực tiếp xác định tính hợp lệ của kết quả kiểm tra EMC. Tập trung vào các yêu cầu kỹ thuật chính của máy thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1 và kết hợp với... LISUN Bài báo này phân tích các tiêu chí lựa chọn bộ thu EMI, giới thiệu các đặc điểm kỹ thuật và ứng dụng kỹ thuật của hệ thống EMI-9KB, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo cho các phòng thí nghiệm R&D và các viện kiểm định bên thứ ba trong việc thực hiện xác minh tuân thủ EMC và định vị nguồn nhiễu. 

Giới thiệu

Các mô-đun bên trong như bộ nguồn chuyển mạch, bộ điều khiển động cơ và mạch kỹ thuật số trong các sản phẩm điện và điện tử hiện đại liên tục tạo ra nhiễu điện từ. Nhiễu được phân loại thành nhiễu dẫn truyền qua đường dây điện và cáp tín hiệu, cũng như nhiễu bức xạ truyền qua không gian tự do. Kiểm tra tuân thủ EMC đối với sản phẩm yêu cầu thu thập định lượng hai loại tín hiệu nhiễu nêu trên, đánh giá xem mức độ nhiễu có đáp ứng các giá trị giới hạn được quy định trong các tiêu chuẩn sản phẩm quốc gia và quốc tế hay không, và hoàn thành phân tích vị trí của các nguồn nhiễu quá mức để cung cấp dữ liệu đo lường cho việc sửa đổi phần cứng của sản phẩm.

Bộ thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1 Tiêu chuẩn này đại diện cho tiêu chuẩn quốc tế cơ bản về thiết bị đo nhiễu sóng vô tuyến, đã được Trung Quốc thông qua ở cấp quốc gia với tên gọi GB/T 6113.101‑2021. Tiêu chuẩn này quy định các thông số bắt buộc đối với máy thu thử nghiệm nhiễu điện từ (EMI), bao gồm băng thông tần số, đặc tính bộ dò, đáp ứng xung, tỷ số sóng đứng điện áp và độ chính xác đo. Chỉ những máy thu tuân thủ tiêu chuẩn này mới có thể tạo ra dữ liệu thử nghiệm hợp lệ cho chứng nhận tuân thủ. Máy phân tích phổ thông thường không thể được sử dụng trực tiếp cho các thử nghiệm chứng nhận EMC chính thức do hằng số thời gian của bộ dò và đáp ứng xung không tuân thủ. LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ EMI-9K sử dụng bộ thu đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 về bộ thu thử nghiệm EMI làm thành phần cốt lõi. Được trang bị các phụ kiện hỗ trợ như mạng nhân tạo LISN, máy biến áp cách ly và cáp đồng trục, hệ thống này thực hiện đo lường định lượng nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ từ các thiết bị điện và điện tử trong quá trình hoạt động, và được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra xác minh trước khi tuân thủ và kiểm tra chứng nhận của bên thứ ba đối với thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị gia dụng, thiết bị chiếu sáng và các sản phẩm khác.

EMI-9KB Máy thu kiểm tra EMI

Các yêu cầu kỹ thuật cốt lõi đối với bộ thu thử nghiệm nhiễu điện từ CISPR 16-1-1

Tiêu chuẩn CISPR 16-1-1:2019 quy định nhiều chỉ số hiệu suất bắt buộc đối với bộ thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1. Trước hết, các băng thông đo trung gian -6 dB được phân đoạn được xác định: 200 Hz cho dải tần từ 9 kHz đến 150 kHz, 9 kHz cho dải tần từ 150 kHz đến 30 MHz và 120 kHz cho dải tần từ 30 MHz đến 1000 MHz. Mỗi băng thông tương ứng với các hằng số thời gian nạp-xả chuyên dụng cho các bộ dò để tái tạo tác động thực tế của nhiễu sóng radio lên các thiết bị điện tử. Ngoài ra, bộ thu phải hỗ trợ ba chế độ dò bao gồm Đỉnh (PK), Bán đỉnh (QP) và Trung bình (AV). Phát hiện Bán đỉnh rất quan trọng đối với các thử nghiệm chứng nhận EMC, trong đó các hằng số thời gian nạp và xả phải tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn để đảm bảo đo lường chính xác các tín hiệu nhiễu dạng xung.

Trở kháng đầu vào được xác định là 50 Ω, với tỷ số sóng đứng điện áp không vượt quá 2 khi suy giảm RF 0 dB và không vượt quá 1.2 khi suy giảm RF 10 dB, nhằm giảm thiểu sai số đo do phản xạ tín hiệu tại cổng. Độ chính xác đo đối với tín hiệu nhiễu xung tham chiếu phải được kiểm soát trong phạm vi ±2 dB. Độ chính xác đáp ứng xung phải đáp ứng các giới hạn tiêu chuẩn khi tần số lặp lại xung không nhỏ hơn 20 Hz. Các chỉ số khác bao gồm khả năng loại bỏ tần số trung gian, mức nhiễu nền và phạm vi đo điện áp đầu cuối cũng phải tuân thủ các thông số kỹ thuật của bộ thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1. Thiết bị không tuân thủ có thể dẫn đến sai lệch đáng kể trong kết quả thử nghiệm, dẫn đến đánh giá sai sản phẩm, cụ thể là loại bỏ các mẫu đạt tiêu chuẩn hoặc cho phép các mẫu không đạt tiêu chuẩn được chấp nhận, điều này gây ra rủi ro chứng nhận và rủi ro thị trường.

Phân tích kỹ thuật của LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ dòng EMI-9K

LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ dòng EMI-9K bao gồm nhiều mô hình con, trong đó có EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS và EMI-9KC. Các bộ phận thu tín hiệu cốt lõi được thiết kế theo tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 về bộ thu tín hiệu nhiễu điện từ. Toàn bộ thiết bị sử dụng vỏ kín hoàn toàn có độ dẫn điện cao với hiệu suất che chắn tuyệt vời, loại bỏ nhiễu điện từ tự sinh có thể ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Hệ thống hoàn chỉnh cho phép đo định lượng nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ của các sản phẩm điện và điện tử trong điều kiện hoạt động, hỗ trợ kiểm tra tuân thủ EMC và xác định vị trí nguồn nhiễu.

Sự khác biệt giữa các phiên bản phụ chủ yếu nằm ở dải tần số. EMI-9KA có dải tần từ 9 kHz đến 30 MHz và chỉ phù hợp cho thử nghiệm phát xạ dẫn; EMI-9KB và EMI-9KBS có dải tần từ 9 kHz đến 300 MHz để hỗ trợ cả đo nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ tần số thấp đến trung bình; EMI-9KC có dải tần từ 9 kHz đến 1000 MHz, bao phủ đầy đủ dải tần số thử nghiệm EMI cho các sản phẩm dân dụng. Cấu hình tiêu chuẩn bao gồm máy thu thử nghiệm, mạng điện nhân tạo LISN, máy biến áp cách ly và cáp đồng trục. EMI-9KC có thể được trang bị thêm mạng ghép nối-tách rời CDNE để mở rộng thử nghiệm nhiễu đường tín hiệu. Phần mềm cung cấp chương trình vận hành song ngữ trên PC tương thích với Windows 7 đến Windows 11. Nó hỗ trợ quét thủ công và tự động, đo điểm cố định và đo quét liên tục. Các kỹ sư R&D có thể nhanh chóng quét mức độ nhiễu trên toàn dải tần để xác định các điểm tần số quá mức, hoặc tự động thực hiện các bài kiểm tra cấp chứng nhận theo quy trình tiêu chuẩn và xuất hồ sơ kiểm tra. Bảng so sánh các thông số chính được hiển thị bên dưới.

Lấy ví dụ mẫu EMI-9KB, bộ thu của nó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về đặc tính xung được định nghĩa cho bộ thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1. Băng thông đo được cấu hình nghiêm ngặt theo các yêu cầu tiêu chuẩn phân đoạn với ba chế độ phát hiện hoàn chỉnh. Nó phù hợp cho các thử nghiệm tiền tuân thủ và chứng nhận sơ bộ cho hầu hết các thiết bị gia dụng, sản phẩm chiếu sáng và thiết bị ngoại vi CNTT. Nếu cần thử nghiệm phát xạ bức xạ đầy đủ từ 30 MHz đến 1000 MHz, nên sử dụng mẫu EMI-9KC. Nó sử dụng bộ chọn tần số theo dõi tự động lập trình hai giai đoạn để triệt tiêu nhiễu ảnh và nhiễu tần số trung gian, mang lại mức nhiễu nền thấp hơn và độ chính xác đo được cải thiện cho thử nghiệm cấp chứng nhận tại các phòng thí nghiệm bên thứ ba. Hệ thống hoàn chỉnh hỗ trợ các phụ kiện tùy chọn như ăng ten ba vòng, kẹp hấp thụ, đầu dò dòng điện RF, buồng chắn và máy đo nguồn sóng sin thuần túy lập trình được để mở rộng khả năng thử nghiệm cho các kịch bản khác nhau.

Các ứng dụng kỹ thuật điển hình của hệ thống dòng EMI-9K

Trong lĩnh vực thiết bị công nghệ thông tin, LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ EMI-9K được ứng dụng để kiểm tra máy tính để bàn, máy in, bộ sạc điện thoại di động và đế cắm Type-C. Được hỗ trợ bởi bộ thu tuân thủ tiêu chuẩn bộ thu kiểm tra EMI CISPR 16-1-1, hệ thống thu nhận nhiễu dẫn do bộ nguồn chuyển mạch tạo ra và nhiễu bức xạ từ các mô-đun không dây để đánh giá so với các giá trị giới hạn được quy định trong GB/T 9254.1-2021 và CISPR 32, giúp các doanh nghiệp xác định các nguồn nhiễu như nhiễu nguồn điện và hoàn thành các thử nghiệm sơ bộ để đạt chứng nhận 3C và CE. Đối với các thiết bị gia dụng và dụng cụ điện bao gồm máy điều hòa không khí, máy giặt và máy khoan điện, hệ thống đo nhiễu dạng xung do tia lửa điện và mạch điều khiển gây ra, xác định nguồn nhiễu và hướng dẫn tối ưu hóa bộ lọc, sơ đồ nối đất và bố trí PCB. Trong ngành công nghiệp chiếu sáng, đèn LED và bộ nguồn điều khiển được kiểm tra theo tiêu chuẩn GB 17743‑2022 và CISPR 15 để đánh giá xem đèn có gây nhiễu cho thiết bị nhà thông minh hay không. Các phòng thí nghiệm kiểm định bên thứ ba dựa vào phần cứng đáp ứng các thông số kỹ thuật của bộ thu kiểm tra EMI CISPR 16‑1‑1 để tạo ra các báo cáo kiểm tra đáng tin cậy cho các chứng nhận quốc tế như CE và FCC, đồng thời cung cấp dịch vụ chẩn đoán vượt giới hạn EMI và hướng dẫn sửa đổi cho các nhà sản xuất.

Hướng dẫn lựa chọn thiết bị thu thử nghiệm nhiễu điện từ (EMI)

Khi lựa chọn máy thu thử nghiệm nhiễu điện từ (EMI), phạm vi tần số không phải là yếu tố duy nhất cần xem xét. Người dùng phải xác nhận rằng thiết bị được tuyên bố rõ ràng là tuân thủ các thông số kỹ thuật của máy thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1, và xác minh loại đầu dò, băng thông IF -6 dB phân đoạn và các chỉ báo đáp ứng xung. Ngay cả các máy phân tích phổ có phạm vi tần số đầy đủ cũng chỉ có thể được sử dụng để sàng lọc sơ bộ trước khi tuân thủ chứ không phải để kiểm tra chứng nhận chính thức do hằng số thời gian quasi-peak và đặc tính xung không tuân thủ. Phạm vi tần số yêu cầu phải được xác định dựa trên thiết bị đang được thử nghiệm. Một mô hình 9 kHz-30 MHz chỉ đủ cho thử nghiệm phát xạ dẫn qua đường dây điện. Các hệ thống có phạm vi lên đến 300 MHz hoặc thậm chí 1000 MHz là cần thiết cho việc đo nhiễu dẫn và bức xạ kết hợp. Các phụ kiện hỗ trợ bao gồm LISN, CDNE, ăng-ten và kẹp hấp thụ cũng phải phù hợp với các tiêu chuẩn sản phẩm tương ứng. Toàn bộ hệ thống thử nghiệm phải được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo độ tin cậy đo lường lâu dài. Các chức năng phần mềm như quét tự động, thư viện giới hạn tiêu chuẩn và xuất báo cáo sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Kết luận

Bộ thu thử nghiệm EMI CISPR 16-1-1 Nó xác định tiêu chuẩn cơ bản cho các thiết bị kiểm tra phát xạ EMC, và hiệu suất của bộ thu quyết định trực tiếp độ tin cậy của kết quả đo tương thích điện từ. LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ dòng EMI-9K được xây dựng dựa trên một bộ thu tuân thủ tiêu chuẩn bộ thu kiểm tra EMI CISPR 16-1-1. Hệ thống này thực hiện đo lường định lượng toàn diện nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ do các sản phẩm điện và điện tử tạo ra trong quá trình hoạt động, đồng thời cung cấp hỗ trợ kỹ thuật toàn diện cho việc đánh giá tuân thủ EMC của sản phẩm và xác định nguồn gây nhiễu. Các doanh nghiệp và viện kiểm nghiệm nên lựa chọn cấu hình phù hợp từ EMI-9KA, EMI-9KB và EMI-9KC tùy theo loại sản phẩm, dải tần số kiểm tra và yêu cầu chứng nhận. Việc hiệu chuẩn thường xuyên các phụ kiện kiểm tra hỗ trợ cần được chú trọng để đảm bảo dữ liệu đo EMI chính xác và đáng tin cậy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chứng nhận tuân thủ EMC toàn cầu thành công cho các sản phẩm cuối cùng.